DE2023719C3

DE2023719C3 - Elektrostatischer Matrixdrucker

Info

Publication number: DE2023719C3
Application number: DE2023719A
Authority: DE
Inventors: Ronald F. Medfield Mass. Borelli
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1969-05-14
Filing date: 1970-05-14
Publication date: 1984-06-20
Also published as: GB1297059A; CA993941A; DE2023719A1; FR2047721A5; DE2023719B2; US3624661A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrostatischen Matrixdrucker zur Darstellung von Zeichen aus jeweils in Spalten und Zeilen liegenden Zeichenelementen auf einem elektrostatisch aufladbaren Aufzeichnungsträger, mit einer von einem Zeichengenerator gesteuerten Elektrodenanordnung, die aus einer Anzahl von elektrisch voneinander isolierten Elektrodenreihen besteht, deren Elektroden jeweils einen rechteckförmigen Querschnitt besitzen und so angeordnet sind, daß die für das Darstellen unmittelbar benachbarter Spalten zuständigen Elektroden in unterschiedlichen Zeilen liegen und mit ihren einander zugewandten Kanten einander zumindest benachbart sind, mit einer Gegenelektrodenanordnung, die mit der Elektrodenanordnung unter Lieferung eines dem jeweils darzustellenden Zeichen entsprechenden Ladungsmusters auf dem Aufzeichnungsträger zusammenwirkt, und mit einer Transporteinrichtung, die den Aufzeichnungsträger an der Elektrodenanordnung und an der Gegenelektrodenanordnung vorbeibewegt

Ein Drucker der vorstehend bezeichneten Art ist bereits bekannt (US-PS 31 57 456). Von Nachteil bei diesem bekannten Drucker ist, daß jeweils sämtliche, in einer Zeile liegenden Elektroden elektrisch miteinander direkt verbunden sind und daß die Gegenelektrodenanordnung in genauer Ausrichtung zu den Elektroden der betreffenden Elektrodenanordnung angeordnet sein muß.

Es ist ferner eine elektrographische Aufzeichnungsvorrichtung bekannt (CH-PS 4 36 992), bei der ein Bereich auf einem Aufzeichnungsträger durch elektrisch geladene Teilchen geladen wird, die einer im elektrischen Feld zwischen einer Druckelektrode und dem Aufzeichnungsträger entstehenden selbständigen Gasentladung entstammen. Dabei ist die Druckelektrode über zumindest zwei elektrische Zweipole an verschiedene Hochspannungsschalter angeschlossen, und beim Einschalten aller angeschlossenen Hochspannungsschalter wird das elektrische Feld zwischen der Druckelektrode und dem Aufzeichnungsträger einen zur Einleitung einer selbständigen Gasentladung notwendigen Schwellwert überschreiten, während beim Einschalten nur eines Teiles der angeschlossenen Hochspannungsschalter das betreffende elektrische Feld jedoch unter diesem Wert bleibt. Irgendwelche konstruktiven Maßnahmen bezüglich eines Matrixdrukkers der eingangs genannten Art sind bei der gerade betrachteten Aufzeichnungsvorrichtung jedoch nicht bekannt.

Es ist schließlich auch schon eine Vorrichtung zur elektrografischen Aufzeichnung bekannt (DE-AS 11 81 464), die einen Druckkopf mit einer Mehrzahl von Druckelektroden aufweist. Diese Druckelektroden bestehen dabei aus einzelnen Elektrodenelementen und einer in Abstand von diesen vorgesehenen Elektrodenplatte sowie aus einer Gegenelektrodenanordnung. Zum Aufzeichnen dient ein Aufzeichnungsträger aus einer leitenden und einer nichtleitenden Schicht, die der genannten Gegenelektrodenanordnung zugewandt ist. Die Aufzeichnung ist dabei jedoch nur dann möglich, wenn gleichzeitig sowohl den einzelnen Elektrodenelementen p.is auch der Elektrodenplatte entsprechende Steuerimpulse gleichzeitig zugeführt werden, was einen

nicht unerheblichen Aufwand bedeutet. Überdies ist der Elektrodenaufbau bei dieser bekannten Vorrichtung relativ aufwendig, was ebenfalls von Nachteil ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie bei einem Matrixdrucker der eingangs genannten Art mit einfacheren und billigeren Elektroden- und Gegenelektroden ausgekommen werden kann.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einem Matrixdrucker der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß der Aufzeichnungsträger aus einer leitenden und einer nichtleitenden Schicht besteht, wobei die leitende Schicht der Gegenelektrodenanordnung zugewandt ist, daß in Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers vor der Elektrodenan-Ordnung die Gegenelektrodenanordnung mit einer Hochspannungs-Zuführungseinrichtung vorgesehen ist und daß sämtliche Elektroden der Elektrodenanordnung zur selektiven Änderung des Ladungszustands in den ihnen jeweils unmittelbar gegenüberliegenden Aufzeichnungsträgerbereichen durch eine Steuerschaltung einzeln wirksam schaltbar sind.

Die Erfindung bringt zum einen den Vorteil eines einfacheren Aufbaus und einer einfacheren Anbrin-

gungsmöglichkeit der Elektrodenanordnung und der Gegenelektrodenanordnung mit sich, da eine genaue Ausrichtung der Gegenelektrodenanordnung zu der Elektrodenanordnung nicht mehr erforderlich ist Zum anderen bringt die Erfindung den Vorteil mit sich, daß eine einfachere Ansteuerung der einzelnen Elektroden möglich ist als bei dem bisher bekannten Matrixdrucker. Es brauchen nämlich jeweils nur die den einzelnen Zeichenelementen eines einzigen zu druckenden Zeichens entsprechenden Steuersignale berücksichtigt zu ι ο werden.

Vorzugsweise ist die Gegenelektrodenanordnung durch eine Rolleneinrichtung gebildet, die als Transporteinrichtung für den Aufzeichnungsträger dient Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die betreffende Gegenelektrodenanordnung zugleich als die erforderliche Transporteinrichtung ausgenutzt werden kann.

Die Elektroden der Elektrodenanordnung enden vorzugsweise in einer konvex gekrümmten gemeinsamen Fläche. Dies bringt den Vorteil eines oesonders sicheren Transports des Aufzeichnungsträgers über die Elektrodenanordnung hinweg mit sich.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend an einzelnen Ausführungsbeispielen näher erläutert

F i g. 1 zeigt in einer Perspektivansicht zum Teil in Blockform einen Teil einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung.

F i g. 2A zeigt eine Draufsicht der in F i g. 1 dargestellten Elektrodenanordnung. jo

F i g. 2B zeigt ein Segment des Aufzeichnungsträger,·:, unter Veranschaulichung des latenten Ladungsbildes für den Buchstaben E.

Fig.3A bis 3E zeigen verschiedene Stufen der Herstellung einer dualen Elektrodenanordnung.

F i g. 4 zeigt in einem Blockschaltbild die Elektrodenanordnung und deren zugehörige Steuerschaltung.

Fig.5 zeigt in einem Schaltplan eine Ausführungsform der Elektrodensteuerschaltung.

Fig.6 zeigt einen Schaltplan von in Fig.5 und 7 dargestellten Steuerschaltungen.

F i g. 7 zeigt einen Schaltplan einer zweiten Ausführungsform der Elektrodensteuerschaltung

Elektrodenanordnung

In Fig. 1 ist in einer Perspektivansicht ein Teil eines bevorzugten elektrostatischen Matrixdrucker gemäß der Erfindung dargestellt. Dabei ist eine Elekt. odenanordnung 10 veranschaulicht, von der ein Teil weggeschnitten ist, um die Elektroden 12 freizulegen. Bei der dargestellten Ausführungsform hat jede Elektrode einen nahezu quadratischen Querschnitt; sie endet in einer für sämtliche entsprechenden Elektroden gemeinsamen Arbeitsfläche 14, und zwar in unmittelbarer Nähe eines Aufzeichnungsträgers 20. Bei einer praktischen Ausführungsform ist die Arbeitsfläche 14 etwa 0,017 mm² groß und die Elektrodenreihen sind ebenso wie benachbarte Elektroden innerhalb einer Elektrodenreihe um einen Abstand d von etwa 0,13 mm voneinander beabstandet. bo

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zwei Elektrodenreilien 15 und 17 verwendet, jede Arbeitsfläche 14 (mit Ausnahme jener an den Enden der Reihen) ist zu dem Zwischenraum zwischen zwei Arbeitsflächen der benachbarten Reihe ausgerichtet. Der Zwischenraum zwischen zwei Elektrodenreihen hängt von der Aufzeichnungsträger- bzw. Papiergeschwindigkeit und von der Zeit ab, die zum Drucken einer Abtastzeile erforderlich ist

Eine Abtastzeile kann insbesondere als imaginäre Linie auf dem die Breite einer Elektrode besitzenden Aufzeichnungsträger dargestellt werden, wie dies in Fig.2B gezeigt ist Ist die obere Grenze der Geschwindigkeit, bei der eine Elektrodenreihe zur Ausführung des Druckes eines latenten Bildes auf der darüberliegenden Abtastzeile gespeist werden kann, gegeben, so ist der minimale Abstand zwischen den Elektrodenreihen durch die Aufzeichnungsträgergeschwindigkeit und die Beendigung des Drückens einer einzigen Abtastzeile bestimmt Ein derartiger Druckvorgang muß dabei beendet sein, bevor die Abtastzeile sich zu der zweiten Elektrodenreihe hinüberbewegt

Rollen 16 und 18 stellen dabei eine Einrichtung dar, die den Aufzeichnungsträger 20 an der Elektrodenanordnung 10 vorbeibewegt Dabei können verschiedene andere Antriebseinrichtungen verwendet werden. Der Aufzeichnungsträger 20 enthält eine leitende Grundträgerschicht, wie ein behandeltes Papier mit einer daran befestigten dielektrischen Schicht bestimmter Dicke. Normalerweise ist die dielektrische Schicht dünner als das Grundmaterial. Die die dielektrische Schicht tragende Seite des Aufzeichnungsträgers 20 liegt der Walze bzw. Rolle 16 gegenüber, während die leitende Seite der Walze bzw. Rolle 18 gegenüberliegt.

Wie zuvor erwähnt, erfolgt die Erzeugung (das Drucken) eines latenten Bildes dann, wenn ein hohes Potential an den Aufzeichnungsträger angelegt wird, und zwar in einem bestimmten Bereich. Über diesem bestimmten Bereich (der Bereich oberhalb der Elektrodenfläche 14) erfolgt eine elektrostatische Ladungsübertragung, wobei das Dielektrikum dieses Ladungsbild während einer hinreichend langen Zeitspanne beibehält so daß ein Toner zugeführt und auf dem Aufzeichnungsträger eingebrannt werden kann. Dies erfolgt in Bereichen, in denen die Ladung noch vorhanden ist Durch die Zuführung des Toners wird das jeweilige latente Bild sichtbar.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Matrixdrucker ist eine Hochspannungsquelle 19 vorgesehen, die für die Ausführung eines Druckvorgangs erforderliche Hochspannung liefert. Diese Hochspannung wird der Walze bzw. Rolle 18 über eine Kommutierungs- oder Stromzuführungsbürste 21 zugeführt. Bei dieser Bursts 21 handelt es sich um ein Element, das die Hochspannung an die Rolle bzw. Walze 18 abzugeben imstande ist. Sodann wird die Hochspannung an die leitende Seite des Aufzeichnungsträgers 20 angelegt. Wenn sich der Aufzeichnungsträger in der durch den Pfeil bezeichneten Richtung mit einer Geschwindigkeit von z. B. 25,4 cm/sec bewegt, werden ausgewählte Elektroden impulsweise geerdet. Dies erfolgt mit Hilfe der Elektroden-Steuerschaltung 24. Auf diese Weise wird auf der dielektrischen Fläche des Aufzeichnungsträgers 20 eine Ladung entsprechend einem bestimmten Muster erzeugt. Ein Zeichengenerator 26 ist an der Elektroden-Steuerschaltung 24 angeschlossen; er bestimmt die Form oder das jeweilige Druckbild.

Der Generator 26 nimmt geeignete elektrische Signalfolgen (nicht dargestellt) auf, z. B. von einem Rechner. Diese Signalfolgen sind dabei charakteristisch für bildmäßige Informationen, alphanumerische Informationen oder sonstige Informationen, die aufzuzeichnen sind. Diese Signalfolgen werden in zeitlich abgestimmte und entsprechend verteilte elektrische Impulse umgewandelt, die der Schaltung 24 zugeführt werden.

Zum Zwecke der Veranschaulichung sei angenommen, daß ein latentes Bild im Bereich 21 des Aufzeichnungsträgers 20 gedruckt wird. Der Teil des Bereichs 21, der entweder die Elektrodenanordnung 10 überlaufen hat oder über dieser Elektrodenanordnung ist, ist grau getönt dargestellt. Dadurch soll angezeigt werden, an welcher Stelle das latente Bild erzeugt worden ist. Die dielektrische Fläche des Aufzeichnungsträgers 20 behält dabei die Ladung tatsächlich bei. Zum Zwecke der Veranschaulichung ist in F i g. 1 jedoch die sichtbare Seite des Aufzeichnungsträgers 20 grau getönt dargestellt. Unmittelbar oberhalb der Elektrodenanordnung 10 ist, wie dargestellt, das zahnförmige latente Bild vorhanden.

Zu einem Zeitpunkt während des Betriebs des Matrixdruckers wird die erste Elektrodenreihe 15 gespeist, während die zweite Elektrodenreihe 17 noch nicht gespeist wird. Wird zur Ausführung eines Druckvorgangs lediglich eine Elektrodenreihe verwendet, so liefert der erforderliche Minimalabstand zwischen benachbarten Elektroden in einer Elektrodenreihe eine Druckdichte, die nicht höher als etwa 60% ist. Mit Hilfe der in F i g. 1 dargestellten verschachtelten dualen Elektrodenanordnung kann jedoch eine Druckdichte bis zu 100% erreicht werden. Die Verwendung dieser besonderen Elektrodenanordnung ermöglicht ferner eine erhöhte Auflösung, und zwar insbesondere dann, wenn gekrümmte alphanumerische Zeichen gedruckt werden. Diese erhöhte Auflösung geht hauptsächlich auf die Tatsache zurück, daß infolge der verschachtelten Elektrodenanordnung zweimal so viele Abtastungen in der Aufzeichnungsträger- bzw. Papierbewegungsrichtung vorhanden sind, wie in dem Fall, daß eine einzige Elektrodenreihe verwendet wird. Auf diese Weise wird also durch die Erfindung eine bessere Zeichenschärfe erzielt

Druckbeispiel

Zum Zwecke eines besseren Verständnisses des erfindungsgemäßen Matrixdruckers seien im folgenden die Fig. 2A und 2B näher betrachtet. Fig. 2A zeigt dabei eine Stirnansicht einer verschachtelten dualen Elektrodenanordnung, während Fig.2B einen Ausschnitt eines Aufzeichnungsträgers 20 zeigt, auf dem ein Zeichen gedruckt worden ist. Der Ausschnitt ist dabei in imaginäre Zellen (Elemente) 30 aufgeteilt, die die gleichen Abmessungen besitzen wie die Elektrodenfläche 14 (z.B. ca. 0,13mm zum Quadrat). Das gesamte Zeichen besteht aus einer Gruppe von Zellen, die in einer 16 χ 25-Matrix enthalten sind. Zur Erzielung eines Zwischenzeichenabstands legt eine 13 χ 16-Zellenmatrix das jeweilige Zeichen fest, bei dem es sich im Falle des Beispiels gemäß F i g. 2B um ein E-förmiges Zeichen handelt.

Die in F i g. 2A dargestellten Elektroden sind mit a bis h für die Elektrodenreihe 15 und mit a' bis h' für die Elektrodenreihe 17 bezeichnet Entsprechende Bezeichnungen sind in der Abtastzeile gemäß Fig.2B verwendet Es sei angenommen, daß die Elektrodenanordnung 10 stillsteht und daß der in F i g. 2B dargestellte Ausschnitt des Aufzeichnungsträgers 20 über die Elektroden in Richtung des die Papierbewegung andeutenden Pfeiles bewegt wird. Dabei treten folgende Vorgänge auf. Wie durch den Zeichengenerator bestimmt, sind zum Drucken des Zeichens E in dem Fall, daß die Abtastzeile 1 oberhalb der ersten Elektrodenreihe 15 liegt, die Elektroden a bis g angesteuert während die Elektrode h nicht angesteuert ist Die mit a bis g bezeichneten Zellen werden elektrostatisch geladen, nicht aber die Zelle h. Wenn die Abtastzeile 2 gegenüber der ersten Elektrodenreihe 15 liegt, werden die gleichen Elektroden angesteuert (Elektroden a bis g). Gleichzeitig liegt die Abtastzeile 1 über einer Zwischenelektrodenfläche 25, die Teil der zuvor genannten gemeinsamen Fläche ist. Die Elektrodenreihe 17 wird zu diesem Zeitpunkt noch nicht angesteuert.

Zu einem späteren Zeitpunkt, d. h. zu dem Zeitpunkt,

ίο zu dem die Abtastzeile 3 unmittelbar über die erste

Elektrodenreihe 15 bewegt ist, wird nur die Elektrode Λ

angesteuert. Gleichzeitig ist die Abtastzeile 1 über die

zweite Elektrodenreihe 17 bewegt worden. Nunmehr

werden die Elektroden a'bis Fangesteuert, nicht aber

die Elektroden g' und h'. Dieser Vorgang wiederholt

sich in entsprechender Weise, um das Drucken von

latenten Bildern in den schattiert dargestellten Flächen gemäß F i g. 2B zu ermöglichen. Der Zeichengenerator

26 programmiert die Ansteuer- bzw. Speisungsfolge der

jeweiligen Elektrodenreihe. Auf diese Weise ist es

möglich, alphanumerische Zeichen, spezielle Zeichen

und im Grunde genommen irgendwelche gewünschten Bilder zu drucken.

Obwohl in der Zeichnung nur ein Ausschnitt des Aufzeichnungsträgers 20 dargestellt ist, können bei einem praktisch ausgeführten Matrixdrucker 132 Zeichen in horizontaler Richtung gedruckt werden. Mit 25 möglichen Abtastungen für die vollständige Bildung eines Zeichens können jeweils alle 25 Abtastungen 132 Zeichen (eine Zeichenzeile) gedruckt werden. Die Anzahl der hierfür erforderlichen Elektroden ist wie folgt bestimmt. Bei 132 Zeichenpositionen und 16 Zellen pro Zeichenposition ist eine Gesamtzahl von 2112 Elektroden pro Abtastzeile (1056 Elektroden pro Elektrodenreihe) vorhanden. Besteht der Wunsch, 5000 Zeilen von Zeichen pro Minute zu drucken, und zwar bei einer Papierbewegungsgeschwindigkeit von

25,4cm/sec (bei maximaler Zeichenhöhe von etwa 3,2 mm), so werden 12 Millisekunden für das Drucken einer Zeichenzeile benötigt. Werden 25 Abtastzeilen je Zeichenzeile verwendet, so wird alle 0,48 Millisekunden eine Abtastzeile gedruckt.

Zur Erzielung eines Druckes von guter Qualität ist eine Druckimpulsdauer zwischen 40 und 50 Mikrosekünden erforderlich. Die Impulsdauer wird hauptsächlich durch die KC-Zeitkonstante des Aufzeichnungsträgers bestimmt Bei einer minimalen Impulsdauer von 40 Mikrosekunden könnten 12 Druckintervalle bereitgestellt werden, um eine Abtastzeile zu drucken. Bei einer so Impulsbreite bzw. -dauer von 50 Mikrosekunden sind lediglich 9,6 Druckintervalle je Abtastzeile erforderlich. Wird ein mittlerer Wert von elf Intervallen gewählt so kann mit i2 Zeichenpositionen gearbeitet werfen, i^er Druckimpuls in diesem speziellen Beispiel wäre etwa 43,5 Mikrosekunden lang.

Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung kann eine Abtastzeile somit 132 Zeichenpositionen enthalten, wobei 25 Abtastzeilen zum vollständigen Drucken der gesamten Zeichenzeile dienen. Die Zeichenpositionen werden in elf Intervallen gedruckt Während jedes derartigen Intervalls werden Zeichenpositionen gedruckt, d.h. es werden (12 χ 16) Zellen gedruckt (entsprechend 192 Elektroden). Jedes Druckintervall dauert somit 43,5 Mikrosekünden, wobei eine Gesamtdauer von 12 Millisekunden erforderlich ist, um eine vollständige Zeichenzeile zu druckea Durch den unter Bezugnahme auf Fig.2B erläuterten Betrieb mit zwei Elektrodenreihen ist zu

bemerken, daß die 192 Elektroden, die zum Drucken der zwölf Zeichenpositionen jeweils gespeist werden, physikalisch zwei Reihen mit jeweils 96 Elektroden bilden, die in der aus F i g. 2A ersichtlichen Weise ineinander verschachtelt sind.

Elektrodenherstellung

Die Elektrodenanordnung kann auf verschiedene Weise hergestellt werden. Der jeweilige Elektrodenquerschnitt muß dabei nicht quadratisch sein; er kann vielmehr rechteckförmig, kreisförmig oder sonstwie geformt sein. In Fig.3A ist nun ein Teil einer gedruckten Schaltungsplatte 40 gezeigt, die zwei durch eine Isolierschicht 44 aus Glasepoxyd oder dgl. Material getrennte leitende Kupferschichten 42 enthält. Diese drei Schichten sind durch Verkleben oder auf sonstige geeignete Weise miteinander verbunden.

Ein besonderer Weg der Herstellung der Elektrodenanordnung besteht darin, daß mit einer geätzten Druckschaltungsplatte begonnen wird, die zu beiden Seiten Kupferleiter aufweist, welche bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Breite von etwa 0,13 mm besitzen und um etwa 0,13 mm voneinander beabstandet sind (siehe Fig.3B). Die zur Herstellung dieser geätzten Schaltungsplatte führenden Verfahren sind den Verfahren ähnlich, die zur Herstellung herkömmlicher gedruckter Schaltungen angewandt werden. Auf Grund der geringen Breite der Leiter (Elektroden) und des geringen Zwischenleiterabstands ist jedoch eine bestimmte Verfahrenssteuerung erforderlich.

Der erste Herstellschritt im Zuge der Herstellung der Elektrodenanordnung besteht darin, daß ein Photolack zu beiden Seiten des Kupfer-Glasepoxyd-Kupferschichtgebildes aufgebracht wird. Nach geeigneter Reinigung und Trocknung der Platte wird ein Negativ zu dem überzogenen Schichtgebilde (und zwar ein Negativ auf jeder Seite) aufgelegt und mit ultraviolettem Licht belichtet. Das Schichtgebilde wird dann in einem herkömmlichen Entwickler entwickelt. Der letzte Schritt zur Erzielung der Anordnung gemäß Fig.3B besteht in der Ausführung einer chemischen Ätzung. Diese wird dadurch erreicht, daß die Schichtenanordnung in eine warme, 4O°/oige Lösung einer schwachen Säure eingetaucht wird. Hierfür kommt Eisen-Ill-Chlorid in Frage. Nach Abwaschen sämtlicher Säurespuren und Trocknung ist die Schichtenanordnung oder die Platte für den nächsten Herstellschritt bereit.

Anschließend müssen die Zwischenräume zwischen den Streifen 52 mit Epoxyd ausgefüllt werden. Zu diesem Zweck werden Epoxydstreifen 50 an die Streifen 52 gemäß F i g. 3C angelegt.

Gegen die Streifen oder Schichten 50 werden auf der Außenseite Glasepoxydschichten 46 herangeführt Abstandselemente 48 bestimmen das Ausmaß, in welchem die Schichten 46 gegen die Schichten 50 gepreßt werden können. Wird die Anordnung erwärmt und wird auf die Anordnung ein Druck ausgeübt, wie dies durch die Pfeile 54 angedeutet ist, so schmelzen die Epoxydschichten 50 und füllen die Hohlräume zwischen den Streifen 52 aus. Nachdem sich das Gebilde abgekühlt hat, wird eine Schleif- und Polieroperation durchgeführt, um schließlich die in Fig.3D gezeigte Elektrodenanordnung 57 zu erhalten. Eine Stirnansicht der in Fig.3D gezeigten Anordnung ist in Fig.3E zusammen mit Walzen bzw. Rollen 56 und dem Aufzeichnungsträger 58 gezeigt

Elektrodensteuerschaltung

Fig.4 zeigt in einem Blockschaltbild eine Elektrodensteuerschaltung 24 und eine Elektrodenanordnung

10. Eine bevorzugte Realisierung der Schaltung, die als Elektrodensteuerschaltung 24 verwendet werden kann, ist in F i g. 5,6 und 7 gezeigt. Die Elektrodensteuerschaltung 24 besitzt Positionseingänge 70 und Dateneingänge 72. Bei der nachstehend noch näher zu beschreiben-

den praktischen Ausführungsform der Erfindung sind elf Positionseingänge — entsprechend den elf Druckintervallen — vorgesehen, während die Zahl der Dateneingänge, z.B. 192, der Zahl der angesteuerten bzw. gespeisten Elektroden entspricht, um zwölf Zeichenpo-

sitionen zu drucken (siehe das obige Druck-Beispiel). Die Ausgangsleitungen 74 verbinden die Elektrodensteuerschaltung 24 mit der Elektrodenanordnung 10. In der Zeichnung sind elf derartige Verbindungen gezeigt. Bei der tatsächlichen Realisierung enthält jede Verbindung 192 Leitungen, die ihre entsprechenden Segmente der Elektrodenanordnung 10 zu speisen imstande sind.

Fig.5 zeigt eine Ausführungsform eines Teiles der Elektrodensteuerschaltung 24. Dieser Schaltungsteil enthält Treiber oder Steuereinrichtungen 76, Dateneingänge 72, Positionseingänge 70, Ausgänge 74 und eine Widerstandsmatrix. Widerstandspaare 81a, 81 b bis 89a, 89Z) sind jeweils an einen gemeinsamen Verbindungspunkt oder Knoten angeschlossen. Diese Verbindungspunkte oder Knoten sind mit 81 bis 89 bezeichnet. An diesen Verbindungspunkten oder Knoten 81 bis 89 sind die nach außen führenden Ausgangsleitungen 74 angeschlossen. Die anderen Anschlüsse der Widerstände 81a, 84a und 87a sind gemeinsam an einer Steuereinrichtung 76 angeschlossen, während die anderen Anschlüsse der drei Widerstände 82a, 85a, 88a bzw. 83a, 86a, 89a bzw. 816, S2b, 83b bzw. 846, 856,866 bzw. 876, SSb, 89b jeweils gemeinsam an den übrigen Treibern oder Steuereinrichtungen 76 gemäß Fig. 5 angeschlossen sind. Bei dieser Ausführungsform haben sämtliche Widerstände etwa den gleichen Widerstandswert. Diejenigen Treiber, die über die Eingangsleitungen 72 Daten aufnehmen, schalten kontinuierlich mit jeder neu dargestellten Datenabtastzeile um. Dabei kann jeweils mehr als ein Datentreiber aktiviert sein, und in den meisten Fällen ist auch tatsächlich mehr als ein Datentreiber jeweils aktiviert. Diejenigen Treiber, die Signale von den Positionseingängen 70 her aufnehmen, sind dabei jeweils aktiv.

Die Anwendung des in F i g. 1 gezeigten Druckschemas bei der Widerstandsmatrix gemäß F i g. 5 erfordert, daß die Elektrode (Walze 18) auf der leitenden Seite des Aufzeichnungsträgers vorgespannt wird, und zwar auf eine hohe Spannung von z. B. 700 Volt. Die zu der Seite des Dielektrikums des Aufzeichnungsträgers hinzeigenden Stiftelektroden liefern im Falle ihrer Erdung die für das Drucken erforderliche hohe Spannung.

Bei den derzeit erhältlichen elektrographischen Drucksystemen wird auf der dielektrischen Fläche des Aufzeichnungsträgers eine unzureichende Ladung aufgebracht, um den Toner anzuziehen und festzuhalten, wenn die über das Dielektrikum angelegte Spannung in der Größenordnung der Hälfte der normalerweise verwendeten Spannung von 700 Volt liegt. Somit kann die 350-Volt-Differenz als Schwellwert betrachtet werden, unterhalb dessen ein erfolgreicher Druckvorgang nicht auftritt

Diese Tatsache wird, wie weiter unten noch näher ersichtlich werden wird, in vorteilhafter Weise bei der

Erfindung ausgenutzt. Die in F i g. 5, 6 und 7 dargestellten Treiber geben ein binäres Ausgangssignal von 900 Volt für den Nicht-Auswahl-Betrieb und ein binäres Ausgangssignal von 0 Volt für den Auswahl-Betrieb ab. Die Datentreiber geben daher an ihren Ausgängen Spannungen von 900 Volt oder 0 Volt ab. Da lediglich ein Positions-Treiber von insgesamt 11 Treibern zu einem Zeitpunkt in Betrieb gesteuert ist, gibt dieser Treiber ein Ausgangssignal von 0 Volt ab, während die übrigen Treiber jeweils ein Ausgangssignal von 900 Volt abgeben. Es dürfte einzusehen sein, daß die Positions-Eingänge 70 sämtlicher Positions-Treiber durch den Zeichengenerator 26 nacheinander gespeist werden.

Im folgenden sei insbesondere F i g. 5 näher betrachtet. Dabei sei angenommen, daß der linke Positions-Treiber 76 zusammen mit dem obersten Daten-Treiber 76 ausgewählt ist. Die Ausgänge dieser beiden Treiber liegen daher auf Erdpotential, weshalb auch an dem Verbindungspunkt 81 im wesentlichen Erdpotential liegt. Bei einer praktisch ausgeführten Ausführungsform wird die auf der anderen Seite des Aufzeichnungsträgers liegende Elektrode auf 700 Volt vorgespannt. Die dem Verbindungspunkt 81 zugehörige Elektrode führt somit einen Druckvorgang aus. Die Verbindungspunkte 85, 86, 88 und 89 führen dann eine Spannung von 900 Volt, weshalb hier kein Druckvorgang erfolgt. (Dabei ist tatsächlich eine umgekehrte Potentialdifferenz von 200 Volt an dem Aufzeichnungsträger vorhanden.) Die übrigen Verbindungspunkte 82, 83, 84, 87 führen eine Spannung von 450 Volt, d. h. die Hälfte von 900 Volt. Die Potentialdifferenz über dem Aufzeichnungsträger beträgt in diesem Fall 250 Volt (das ist 700 Volt — 450 Volt). Diese Potentialdifferenz liegt gut unterhalb der Schwellwertspannung von 350 Volt. Der Verbindungspunkt 81 ist somit der einzige Verbindungspunkt, der das korrekte Potential zuführt, um einen Druckvorgang zu unterstützen.

Es dürfte einzusehen sein, daß die Positions-Eingänge 70 für die Treiber 76 nacheinander gespeist werden, und zwar zufolge der Wirkung des Zeichengenerators 26. Demzufolge tritt die oben beschriebene Wirkung nacheinander auf, d. h. die Verbindungspunkte werden nacheinander in Dreiergruppen ausgewählt, d. h. die Verbindungspunkte 81-82-83; 84-85-86 und 87-88-89. In entsprechender Weise werden die Ausgänge 74 gemäß der obigen Folge bei dem ausgewählten Dateneingang nacheinander ausgewählt

In Fig.6 ist eine bevorzugte Schaltungsanordnung für den Treiber 76 dargestellt An der Eingangsklemme UO liegt dabei ein Null-Volt- oder +15-Volt-Signal. Das Eingangssignal ist normalerweise 0 Volt, es erhöht sich auf +15 Volt bei entsprechender Auswahl (der Ausgang 128 führt bei Auswahl Erdpotential). Eine Diode 112 ist dabei mit ihrer Kathode an der Eingangsklemme 110 angeschlossen. Die Anode der Diode 112 ist mit der Anode einer Diode 116 verbunden. Ein Widerstand 114 verbindet die Anoden der beiden Dioden 112 und 116 mit einer Spannungsquelle + Vi. Eine Parallelschaltung eines Widerstands 118 und eines Kondensators 119 verbindet die Kathode der Diode 119 mit der Anode einer Diode 120. Die Kathode der Diode 120 ist an der Basis eines Transistors 124 angeschlossen. Die Basis des Transistors 124 ist ferner über einen Widerstand 122 an einer Speisespannungsquelle -Vi angeschlossen. Neben dem Transistor 124 ist noch ein Transistor 126 vorgesehen. Diese Transistoren 124 und 126 sind mit ihren Emitter-Kollektor-Strecken in Reihe geschaltet, wobei der Emitter des Transistors 124 geerdet ist. Der Kollektor des Transistors 124 ist dabei mit dem Emitter des Transistors 126 verbunden, dessen Kollektor über einen Widerstand 130 an einer Hochspannungsquelle + V₂ angeschlossen ist. Ferner ist die Ausgangsklemme 128 mit dem Kollektor des Transistors 126 verbunden. Ein Widerstand 132 verbindet die Basis des Transistors 126 mit der Hochspannungsquelle + V2; ein Widerstand 134 verbindet die Basis des Transistors 126 mit Erde, und ein Kondensator 133 verbindet ebenfalls die Basis des Transistors 126 mit Erde.

Ist während des Betriebs der Treiber 76 nicht ausgewählt, so liegt die Eingangsklemme 110 auf Erdpotential, und ein Vorwärtsstrom von etwa 3,5 mA fließt durch die Diode 112 und den Widerstand 114. Ein kleiner oder überhaupt kein Strom fließt durch die Dioden 116 bzw. 120, und die schwach negative Vorspannung an der Basis des Transistors 124, die hauptsächlich durch den Widerstand 122 bestimmt ist, hält den Transistor 124 im nichtleitenden Zustand. Der Transistor 126, der durch die positive Vorspannung an seiner Basis in den leitenden Zustand überführbar ist (die Widerstände 132 und 134 liefern zum Teil die positive Vorspannung), wird in seinem nichtleitenden Zustand gehalten, da kein Verbindungsweg nach Erde besteht, d. h. der Transistor 124 befindet sich im nichtleitenden Zustand.

Wenn der Treiber 76 auszuwählen ist, wird die an der Eingangsklemme 110 liegende Spannung auf etwa +15 V erhöht. Die Diode 112 wird dann in Sperrichtung beansprucht, während die Dioden 116 und 120 in Durchlaßrichtung beansprucht sind. Nunmehr fließt ein Strom von der Spannungsquelle + Vi über den Widerstand 114, durch die Diode 116, das ÄC-Glied 118, 119, die Diode 120 und den Widerstand 122 zu der Spannungsquelle — Vi hin. Auf Grund der vorgewählten Werte der Widerstände 114, 118 und 122 (der Widerstandswert des Widerstands 122 ist größer als der Widerstandswert des Widerstands 114 und des Widerstands 118) wird die Basisspannung des Transistors 124 positiv. Dadurch gelangt der Transistor 124 in den leitenden Zustand. Diese Wirkung wird durch den Parallelwiderstand 118 und dem Kondensator 119 noch beschleunigt.

Wenn das Eingangssignal positiv wird, schließt der Kondensator 119 den Widerstand 118 augenblicklich kurz, und der Transistor 124 wird schnell gesättigt Diese Wirkung führt dazu, daß der Transistor 126 auf Grund der positiven Basisspannung in den leitenden Zustand gelangt Die positive Basisspannung wird durch die Widerstände 132 und 134 und durch den Kondensator 133 gebildet. Die an der Klemme 128 auftretende Ausgangsspannung, die bei etwa + V> (z. B. + 900 Volt) lag, nimmt nunmehr einen Wert von 0 Volt (geringfügig positiv) an. Diese Spannung wird über den Ausgangswiderstand 130 geliefert.

In Fig.7 ist eine weitere Ausführungsform der Elektrodentreiberschaltung gezeigt Dabei sind entsprechende Bezugszeichen beibehalten. Wie dargestellt enthält die Treiberschaltung 24 Treiber 76, Dateneingänge 72, Positionseingänge 70, aufeinanderfolgend wirksame Ausgänge 74 und eine Dioden-Widerstands-Matrix. Diodenpaare 91a, 916 bis 99a, 99b sind jeweils durch mit ihren Kathoden verbundene Dioden gebildet Die Verbindungspunkte der Kathoden der betreffenden Dioden sind mit 91 bis 99 bezeichnet Mit den Verbindungspunkten 91 bis 99 sind externe, aufeinanderfolgend wirksam werdende Ausgangsleitungen 74

verbunden. Ferner sind diese Verbindungspunkte mit dem jeweils einen Ende von Widerständen 91c bis 99c verbunden. Die anderen Enden der Widerstände 91c bis 99c sind geerdet. Die Anoden der Dioden 91a, 94a und 97a sind an einem gemeinsamen Treiber 76 angeschlossen, während die Anoden der Dioden 92a, 95a, 98a bzw. 93a, 96a, 99a bzw. 91 b, 92b, 93b bzw. 94b, 95b, 96b bzw. 97b, 9Sb, 99b jeweils gemeinsam an einem der übrigen Treiber 76 gemäß F i g. 7 angeschlossen sind. Diejenigen Treiber, die Daten über die Dateneingänge 72 aufnehmen, schalten kontinuierlich mit jeder neuen dargestellten Datenabtastzeile um. Dabei kann jeweils mehr als ein Datentreiber aktiviert sein, und in den meisten Fällen ist auch mehr als ein Datentreiber aktiviert. Die Treiber oder Datentreiber, die Daten über die Positionseingänge 70 aufnehmen, sind dabei jeweils aktiviert.

Bezüglich der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 7 sei angenommen, daß der linke Positionstreiber 76 zusammen mit dem obersten Datentreiber 76 ausgewählt ist. Die Ausgänge dieser beiden Treiber (siehe F i g. 6) führen somit Erdpotential, und am Verbindungspunkt 3i tritt im wesentlichen Erdpotential auf (die Dioden 91a und 91b sind in Sperrichtung vorgespannt). Führt die Elektrode auf der anderen Seite des Aufzeichnungsträgers eine Spannung von 700 Volt, so führt die dem Verbindungspunkt 91 zugehörige Elektrode einen Druckvorgang aus. Die Verbindungspunkte oder Knoten 95,96,98 und 99 führen dabei eine Spannung von 900 Volt, weshalb hier kein Druckvorgang erfolgt. Bei der praktischen Ausführung liegt jedoch tatsächlich eine entgegengesetzte Potentialdifferenz von 200 Volt an dem Aufzeichnungsträger. Die übrigen Verbindungspunkte 92, 93, 94, 97 führen eine Spannung von 450 Volt oder der Hälfte von 900 Volt. Die Potentialdifferenz über dem Aufzeichnungsmedium beträgt in diesem Fall 250 Volt (700 Volt — 450 Volt). Dieser Wert liegt gut unterhalb der Schwellwertspannung von 350 Volt. Der Verbindungspunkt 91 ist somit der einzige Verbindungspunkt, der das richtige Potential führt, um den Druckvorgang zu unterstützen.

Die Erfindung kann dahingehend modifiziert werden, daß eine mehr als zwei Elektrodenreihen enthaltende Elektrodenanordnung in vorteilhafter Weise verwendet wird. Würden z. B. drei Elektrodenreihen verwendet werden, so könnten die einzelnen Elektroden in jeder Elektrodenreihe etwas voneinander beabstandet sein. Außerdem brauchen die Spannungspegel und Polaritäten nicht so gewählt sein, wie dies bei dem dargestellten Beispiel der Fall ist. Dabei kann eine Potentialdifferenz von 700 Volt für das Drucken erforderlich sein. Ferner könnte die Walze bzw. Rolle auf Erdpotential gehalten werden, und die Stiftelektroden könnten selektiv impulsweise an eine hohe Spannung gelegt werden, und zwar entweder mit positivem oder negativem Vorzeichen. Ferner kann die gemeinsame Fläche der Elektrodenanordnung verschiedene Formen annehmen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrostatischer Matrixdrucker zur Darstellung von Zeichen aus jeweils in Spalten und Zeilen liegenden Zeichenelementen auf einem elektrostatisch aufladbaren Aufzeichnungsträger, mit einer von einem Zeichengenerator gesteuerten Elektrodenanordnung, die aus einer Anzahl von elektrisch voneinander isolierten Elektrodenreihen besteht, deren Elektroden jeweils einen rechteckförmigen Querschnitt besitzen und so angeordnet sind, daß die für das Darstellen unmittelbar benachbarter Spalten zuständigen Elektroden in unterschiedlichen Zeilen liegen und mit ihren einander zugewandten Kanten einander zumindest benachbart sind, mit einer Gegenelektrodenanordnung, die mit der Elektrodenanordnung unter Lieferung eines dem jeweils darzustellenden Zeichen entsprechenden Ladungsmuster und dem Aufzeichnungsträger zusammenwirkt, und mit einer Transporteinrichtung die den Aufzeichnungsträger an der Elektrodenanordnung und an der Gegenelektrodenanordnung vorbei bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger (20) aus einer leitenden und einer nichtleitenden Schicht besteht, wobei die leitende Schicht der Gegenelektrodenanordnung zugewandt ist, daß in Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers (20) vor der Elektrodenanordnung (10) die Gegenelektrodenanordnung (18) mit einer Hochspannungs-Zuführungseinrichtung (18, 19,21) vorgesehen ist und daß sämtliche Elektroden (12,14) der Elektrodenanordnung (10) zur selektiven Änderung des Ladungszustands in den ihnen jeweils unmittelbar gegenüberliegenden Aufzeichnungsträgerbereichen durch eine Steuerschaltung (24) einzeln wirksam schaltbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrodenanordnung (16, 18) durch eine Rolleneinrichtung (16,18) gebildet ist, die als Transporteinrichtung für den Aufzeichnungsträger (20) dient.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (12, 14) der Elektrodenanordnung (10) in einer konvex gekrümmten gemeinsamen Fläche enden.